[发明专利]一种煤层气井水力压裂物理模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理模拟方法，尤其是能够全面监测裂缝的产生与延伸过程的一种煤层气井水力压裂物理模拟方法。

背景技术

目前，我国煤层气资源丰富，现阶段，我国煤层气产业正从理论研究逐步向商业化迈进。但受控于我国复杂的煤田地质条件，煤储层渗透率普遍较低。因此，在进行煤层气开采时，常常需要对煤储层进行增产改造。目前，水力压裂应用得最为广泛也最为有效，但是人们对压裂裂缝的认识还比较低。实验室模拟压裂是认识压裂裂缝延伸规律的重要手段，也已经取得了很多成果，然而其中也还存在一些问题。例如，在压裂实验过程中还没有对压裂试件内部的裂缝产生及延伸情况进行实时监测的，只是停留在试件表面的裂缝形态观测及压裂结束后裂缝形态的最终观察。因此，设计一种新型的煤层气井水力压裂物理模拟方法对于研究水力压裂裂缝的扩展规律意义重大。

现有的技术方案体现在三方面，一是声发射接收仪可以采集物体内部断裂时产生微小震动时发出的微弱声音，并对其进行放大采集，根据断裂点距离各个采集点距离的不同而进行精确定位，判断出采集点的位置；二是压裂液中加入荧光粉（张广清，2011），这样可以在压裂实验结束后通过残留在压裂裂缝表面的荧光粉判断裂缝影响范围；三是相关实验装置，中国矿业大学、中国石油研究院廊坊分院、中国石油大学（北京）等科研院所均组建有大尺寸真三轴模拟试验系统，可以对压裂试件提供压裂所需的地应力及压裂过程中的数据监测与记录工作。

综上，可以看出，目前对于煤层气井水力压裂物理模拟方面取得了很多成果，也有很多方法，但是其模拟方法还存在很多不足，还未能全面监测裂缝的延伸过程。因此，需要设计这样一种煤层气井水力压裂物理模拟方法，以便于能在模拟过程中清楚地反映裂缝在试件内部的产生与延伸过程，为更深入研究水力压裂裂缝延伸规律提供支持。

发明内容

为了解决现有物理模拟方法不能够全面检测裂缝的延伸过程的问题，本发明提供一种煤层气井水力压裂物理模拟方法，该模拟方法借助声发射接收仪对物体内部产生断裂点位置的诊断功能，配合荧光粉的指示作用，便能够在水力压裂模拟的过程中实时监测压裂试件内部裂缝的延伸过程，压裂后打开试件观测裂缝的最终形态，以便于更深入分析煤层气井水力压裂过程中裂缝延伸的规律，在进行实验室水力压裂物理模拟过程中实时监测裂缝在试件内部的产生与扩展，注重裂缝的立体性特征分析而不仅仅局限于对裂缝在压裂试件表面延伸的观察，更好地反映裂缝延伸的过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤层气井水力压裂物理模拟方法，包括液压稳压器，声发射接收仪，压裂试件，模拟井筒，声发射探头，压裂液管线，胍胶水压裂液，真三轴模拟压裂实验架，油水隔离器，油，控制台，声发射信号放大器；该模拟方法设置有真三轴模拟压裂实验架，所述真三轴模拟压裂实验架内部放置有带有模拟井筒的压裂试件，压裂试件的八个角部用塑胶各自紧密粘结有声发射探头，声发射探头通过声发射信号放大器连接有声发射接收仪；所述真三轴模拟压裂实验架外部连接有液压稳压器；所述模拟井筒顶部通过压裂液管线连接有油水隔离器，所述油水隔离器上部添加有胍胶水压裂液，油水隔离器下部添加有油；所述油水隔离器底部连接有控制台；

该一种煤层气井水力压裂物理模拟方法包括以下步骤：

第一步：根据需要设计压裂时的三向围压及压裂液注入速率模拟地应力及压裂施工排量；

第二步：根据实验室实验仪器的尺寸制作相应的水力压裂物理模拟压裂试件，压裂试件预制有模拟压裂用的模拟井筒，压裂试件表面应标注三向围压方向；

第三步：将上述压裂试件的八个角部进行适当的处理，以便于连接声发射接收仪，声发射探头与压裂试件结合处用塑胶紧密粘接，保证声发射接收仪的声发射探头能连续接收试件内部产生的微弱声音，接好后进行信号校准；

第四步：配制含有荧光粉的胍胶水压裂液作为模拟用压裂液，胍胶水压裂液会保证压裂结束后，压裂裂缝表面有压裂液残留，便于打开压裂试件后对裂缝进行观测；

第五步：将接有声发射接收仪的压裂试件放入真三轴模拟压裂试验架中并固定，将含有荧光粉的胍胶水压裂液加入到油水隔离器中，连接好控制台、压裂液管线等；